CN1840722A - 一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料 - Google Patents

一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料，其含有下列成分：C 3.65－3.85％，Si 2.6－ 3.0％，Cu 1.5－2.5％，Mo 0.5－1.0％，Mn 0.1－0.3％，Cr 0.3－0.5％，Ni 1.0－1.5％，余量为铁；并且P 0.1％，S 0.04％；所述的JSB合金球墨铸铁材料通过备模、配料、造型、制芯与熔炼、浇注、球化及孕育处理以及高温石墨化退火、低温回火热处理工序制得。本发明JSB合金球墨铸铁材料耐硫酸腐蚀性能、机械加工性能良好，在硫酸溶液中年腐蚀率小于0.2mm。

Description

一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料
技术领域
本发明涉及耐腐蚀性合金材料技术领域，具体涉及一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料。
背景技术
硫酸生产设备使用材料多为各种(合金)铸铁及合金钢，但材料的抗腐蚀性均难以满足使用要求，一些特殊合金虽然耐腐蚀性能较好，但生产工艺要求较高，多依赖进口。为提高我国硫酸生产装备的国产化水平，开发一种抗腐蚀性能好，而价格又相对较低的新材料成为设备生产厂家的当务之急。为此，我公司研究人员经过1年多的试验研究，开发出了一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁，即JSB系列合金球墨铸铁材料，该材料具有良好的抗浓硫酸腐蚀性能，在120℃的98％硫酸中年腐蚀速率＜0.2mm，其抗腐蚀性能等级达到良好标准，具有良好的机械性能和较低的价格，可更好地满足硫酸生产厂的使用要求。
发明创造内容
本发明的目的在于提供一种生产工艺简便，成本低廉，耐硫酸腐蚀性及机械加工性能良好的耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料。
本发明的目的是这样实现的：本发明之合金球墨铸铁材料含有下列成分：C：3.65～3.85％；Si：2.6～3.0％；Cu：1.5～2.5％；Mo：0.5～1.0％；Mn：0.1～0.3％；Cr：0.3～0.5％；Ni：1.0～1.5％；余量为铁；并且P≤0.1％；S≤0.04％；该合金球墨铸铁材料以下列工序生产。
A、模具准备：首先做好零件的铸造工艺图纸，并准备好所需工装模具。
B、造型、制芯：将所需铸件模具放入砂箱内，用树脂砂将整个砂箱充填充实，并按铸造工艺将浇注***配置完善，待砂型自然硬化后，将模具取出，在型腔表面涂刷醇基石墨涂料，将其点燃，表面干燥后待用。根据铸件形状的不同，需配制的泥芯用树脂砂充填芯盒内，待自然干燥后备用。根据铸件要求，将外型与型芯配制完善后合箱，准备浇注。
C、配料及熔炼：按如下比例做好原材料的配料：
球生铁(Q18)65～75％，硅铁(75SiFe)0.5～1.5％，Mn0.1～0.3％，Cu1.5～3.0％，Mo0.5～1.5％，Ni1.0～2.0％，Cr0.5～0.8％。依次往中频电炉内加入球生铁、Cr、Mo、Ni、Cu，铁水熔化温度至1400～1450℃时出水。
D、浇注、球化及孕育处理：用稀土镁合金(FeSiMg8RE3)作为球化剂，其加入量为1.1～1.2％，以堤坝式包底冲入法加入；硅铁(75SiFe)随流孕育，铁水出至2/3后停止出水，1～3分钟后做二次冲入，出完整炉铁水。球化、孕育处理完毕，扒渣2～3次后保持铁水温度在1380℃～1400℃浇铸完毕，铸件保温8～24小时后开箱清理打磨；
E、热处理：加热至920～940℃高温石墨化退火，保温3～4小时，600℃以下出炉空冷，之后升温至500～600℃低温回火，保温1～3小时，出炉空冷，得到本发明耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料。
由于本发明采用Cr、Ni、Mo、Cu微合金化技术后，合金表面生成黑色光滑致密的Fe、Cr、Mo硫酸盐复合保护膜，此外，由于Ni和Cu的存在使得这种保护膜更加坚固、致密和稳定，而普通耐酸铸铁和合金球墨铸铁的腐蚀产物保护膜往往呈片状脱落，所以JSB合金在高温浓硫酸中的耐腐蚀性能更优越。在120℃的98％硫酸中年腐蚀速率＜0.2mm，其抗腐蚀性能等级达到良好标准，具有良好的机械性能和较低的价格，可更好地满足硫酸生产厂的使用要求。
附图说明
下面结合附图和实施列对本发明作进一步说明，但不对本发明作任何限制。
附图为本发明工艺流程图。
具体实施方式
本发明之JSB合金球墨铸铁材料含有下列成分：C3.65～3.85％，Si2.6～3.0％，Cu1.5～2.5％，Mo0.5～1.0％，Mn0.1～0.3％，Cr0.3～0.5％，Ni1.0～1.5％，余量为铁；并且P≤0.1％；S≤0.04％；该JSB合金球墨铸铁材料以下列工序生产：
A、模具准备：首先做好零件的铸造工艺图纸，并准备好所需工装模具。
B、造型、制芯：将所需铸件模具放入砂箱内，用树脂砂将整个砂箱充填充实，并按铸造工艺将浇注***配置完善，待砂型自然硬化后，将模具取出，在型腔表面涂刷醇基石墨涂料，将其点燃，表面干燥后待用。根据铸件形状的不同，需配制的泥芯用树脂砂充填芯盒内，待自然干燥后备用。根据铸件要求，将外型与型芯配制完善后合箱，准备浇注。
C、配料及熔炼：按如下比例做好原材料的配料：
球生铁(Q18)65～75％，硅铁(75SiFe)0.5～1.5％，Mn0.1～0.3％，Cu1.5～3.0％，Mo0.5～1.5％，Ni1.0～2.0％，Cr0.5～0.8％。依次往中频电炉内加入球生铁、Cr、Mo、Ni、Cu，铁水熔化温度至1400～1450℃时出水。
D、浇注、球化及孕育处理：用稀土镁合金(FeSiMg8RE3)作为球化剂，其加入量为1.1～1.2％，以堤坝式包底冲入法加入；硅铁(75SiFe)随流孕育，铁水出至2/3后停止出水，1～3分钟后做二次冲入，出完整炉铁水。球化、孕育处理完毕，扒渣2～3次后保持铁水温度在1380℃～1400℃浇铸完毕，铸件保温8～24小时后开箱清理打磨；
E、热处理：加热至920～940℃高温石墨化退火，保温3～4小时，600℃以下出炉空冷，之后升温至500～600℃低温回火，保温1～3小时，出炉空冷，得到本发明耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料。
实施例1
按下列配比进行配料：球生铁(Q18)65％，硅铁(75SiFe)0.5％，Mn0.1％，Cu1.5％，Mo0.5％，Ni1.0％，Cr0.5％。并将上述物料依次加入中频电炉内熔融，铁水熔化温度至1400～1450℃时出水。同时做好零件的铸造工艺图纸，并准备好所需工装模具，随后将所需铸件模具放入砂箱内，用树脂砂将整个砂箱充填充实，并按铸造工艺将浇注***配置完善，待砂型自然硬化后，将模具取出，在型腔表面涂刷醇基石墨涂料，将其点燃，表面干燥后待用。根据铸件形状的不同，需配制的泥芯用树脂砂充填芯盒内，待自然干燥后备用。根据铸件要求，将外型与型芯配制完善后合箱，准备浇注。用稀土镁合金(FeSiMg8RE3)作为球化剂，其加入量为1.1％，以堤坝式包底冲入法加入；硅铁(75SiFe)随流孕育，铁水出至2/3后停止出水，1～3分钟后做二次冲入，出完整炉铁水。球化、孕育处理完毕，扒渣2～3次后保持铁水温度在1380℃～1400℃浇铸完毕，铸件保温8～24小时后开箱清理打磨；加热至920～940℃高温石墨化退火，保温3～4小时，600℃以下出炉空冷，之后升温至500～600℃低温回火，保温1～3小时，出炉空冷，得到本发明耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料。其成品合金组成为C：3.65％；Si：2.6％；Cu：1.5％；Mo：0.5％；Mn：0.1％；Cr：0.3％；Ni：1.0％；余量为铁；并且P≤0.1％；S≤0.04％。耐硫酸腐蚀性能及机械加工性能良好。
实施例2
按下列配比进行配料：球生铁(Q18)75％，硅铁(75SiFe)1.5％，Mn0.3％，Cu3.0％，Mo1.5％，Ni2.0％，Cr0.8％。并将上述物料依次加入中频电炉内熔融，铁水熔化温度至1400～1450℃时出水。并按实施例1相同的方式备模、造型和制芯；用稀土镁合金(FeSiMg8RE3)作为球化剂，其加入量为1.2％，以堤坝式包底冲入法加入；硅铁(75SiFe)随流孕育，铁水出至2/3后停止出水，1～3分钟后做二次冲入，出完整炉铁水。再经球化、孕育处理、清理打磨后，加热至920～940℃高温石墨化退火，保温3～4小时，600℃以下出炉空冷，之后升温至500～600℃低温回火，保温1～3小时，出炉空冷，得到本发明耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料。其成品合金组成为C3.85％，Si3.0％，Cu2.5％，Mo1.0％，Mn0.3％，Cr0.5％，Ni1.5％，余量为铁；并且P≤0.1％；S≤0.04％。耐硫酸腐蚀性能及机械加工性能良好。
实施例3
按下列配比进行配料：球生铁(Q18)70％，硅铁(75SiFe)1.0％，Mn0.2％，Cu2.0％，Mo1.0％，Ni1.5％，Cr0.65％。并将上述物料依次加入中频电炉内熔融，铁水熔化温度至1400～1450℃时出水。并按实施例1相同的方式备模、造型和制芯；用稀土镁合金(FeSiMg8RE3)作为球化剂，其加入量为1.15％，以堤坝式包底冲入法加入；硅铁(75SiFe)随流孕育，铁水出至2/3后停止出水，1～3分钟后做二次冲入，出完整炉铁水。再经球化、孕育处理、清理打磨后，加热至920～940℃高温石墨化退火，保温3～4小时，600℃以下出炉空冷，之后升温至500～600℃低温回火，保温1～3小时，出炉空冷，得到本发明耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料。其成品合金组成为C3.75％，Si2.8％，Cu2.0％，Mo0.8％，Mn0.2％，Cr0.8％，Ni1.2％，余量为铁；并且P≤0.1％；S≤0.04％。耐硫酸腐蚀性能及机械加工性能良好。
本发明的合金材料性能与特点：
1、耐腐蚀性能良好。
2、机械性能好。
经正火+低温回火处理的JSB合金其力学性能见下表：
抗拉强度σb(Mpa)   屈服强度σ0.2(Mpa) 延伸率δ％   硬度
700-800   408 2.1   HB240-290
3、性价比高。
采用微量的少量Cr、Ni、Mo、Cu改性和微合金化，其生产工艺与普通球墨铸铁基本相同。价格约为9000元/吨，仅为同等耐腐蚀材料价格的25％左右。
JSB合金具有良好的耐腐蚀性能和综合机械性能，并具有较高的性能价格比，其推广应用必取得良好的经济效益和社会效益。

Claims (2)

1、一种耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料，其特征是：含有下列成分：C3.65-3.85％，Si2.6-3.0％，Cu1.5-2.5％，Mo0.5-1.0％，Mn0.1-0.3％，Cr0.3-0.5％，Ni1.0-1.5％，余量为铁；并且P 0.1％，S 0.04％。
2、一种耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料，其特征是：所述的JSB合金球墨铸铁材料以下列工序生产：
A、备模：首先做好零件的铸造工艺图纸，并准备好所需工装模具。
B、造型、制芯：将所需铸件模具放入砂箱内，用树脂砂将整个砂箱充填充实，并按铸造工艺将浇注***配置完善，待砂型自然硬化后，将模具取出，在型腔表面涂刷醇基石墨涂料，将其点燃，表面干燥后待用。根据铸件形状的不同，需配制的泥芯用树脂砂充填芯盒内，待自然干燥后备用。根据铸件要求，将外型与型芯配制完善后合箱，准备浇注。
C、配料及熔炼：按如下比例做好原材料的配料：球生铁(Q18)65～75％，硅铁(75SiFe)0.5～1.5％，Mn0.1～0.3％，Cu1.5～3.0％，Mo0.5～1.5％，Ni1.0～2.0％，Cr0.5～0.8％；依次往中频电炉内加入球生铁、Cr、Mo、Ni、Cu，铁水熔化温度至1400～1450℃时出水。
D、浇注、球化及孕育处理：用稀土镁合金(FeSiMg8RE3)作为球化剂，其加入量为1.1～1.2％，以堤坝式包底冲入法加入；硅铁(75SiFe)随流孕育，铁水出至2/3后停止出水，1～3分钟后做二次冲入，出完整炉铁水。球化、孕育处理完毕，扒渣2～3次后保持铁水温度在1380℃～1400℃浇铸完毕，铸件保温8～24小时后开箱清理打磨；
E、热处理：加热至920～940℃高温石墨化退火，保温3～4小时，600℃以下出炉空冷，之后升温至500～600℃低温回火，保温1～3小时，出炉空冷，得到本发明耐硫酸腐蚀的JSB合金球墨铸铁材料。
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